微结构表面喷雾冷却性能试验研究.pdf

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1、第53卷第6期2017年3月机械工程学报JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGV01．53NO．6Mat．2017DoI：10．3901／朋ⅥE．2017．06．158微结构表面喷雾冷却性能试验研究刘妮李丽荣钟泽民(上海理工大学能源与动力工程学院上海200093)摘要：搭建一套封闭式喷雾冷却试验系统，使用水作为冷却工质，结合高速摄像仪对试验进行可视化研究，分析对比光滑表面和微结构表面喷雾冷却换热特性。结果发现，相比光滑表面，不同几何形貌的微结构表面都能提高喷雾冷却的换热能力，其中换热最好的是方形肋表面，直肋表面次之，扇形肋表面较差，但均优于光滑表面。微结构表

2、面的润湿性强于光滑表面，微结构的存在能够提高喷雾冷却热流密度，使喷雾冷却提前进入两相区，避免了沸腾的滞后性。不同形式的微结构表面表现出不同的换热效果，主要是因为微结构表面对换热的强化不仅和面积增幅有关，还与微槽的紧密程度和排列方式有关。此外，试验中发现喷雾冷却存在温度不均匀现象，且微结构表面温度不均匀性大于光滑表面，但是降低系统压力，这种温度不均匀性可以得到明显改善。关键词：喷雾冷却；微结构表面；CHF；温度不均匀性中图分类号：TKl24HeatTransferCharacteristicsofSprayCoolingonMicro．．structuredSurfaceLIUNi

3、LILirongZHONGZemin(SchoolofEnergyandPowerEngineering，UniversityofShanghaiforScienceandTecllnology，Shanghai200093)Abstract：Experimentsareconductedtostudytheheattransfercharacteristicsofmicro—structureandflatsurfaceinspraycooling．Themicro—structuredsurfacesincludingsquarepinfins，straightrectang

4、ularfinsandfanfinsalongwithareferencedflatsurfacearetestedinaclosedloopsystemwithwaterastheworkingfluid．TheexperimentalresultsindicatethatthefinarrangementratherthanasimpleincreasedwettedareaplayssignificantroleOllthespraycoolingperformanceofthemicro—structuresurface．Usingaflatsurfaceasrefere

5、nce，themicro-structuredsurfaceproducedmoreorlessenhancementinspraycoolingthanthefiatsurface．Themicro-structureisindicatedcanimprovetheheatflux，acquiredhigherCHF．Inaddition，toimproveheattransfer,themicro-structuresurfaceprovidesotheradvantagessuchasreducingthetimeoftransitiontotwophaseregime．A

6、ndthemicro—structuresurfacewithsquarepinfinsoutperformedthesurfacewithstraightrectangularfinsandfanfins．However,thereexistsarelativemoreserioustemperaturenon-uniformityphenomenonontheenhancedsurfacethanflatsurface，anditcanbeimprovedbyreducingthesystempressure．Keywords：spraycooling；micro-·stru

7、cturesurface：CHF；temperaturenon-·uniformity0前言喷雾冷却是指液态工质经喷嘴雾化成细小液滴之后喷射到加热表面，通过单相或两相换热机理带走热量的冷却过程。TAN[11研究发现在整个喷雾冷却过程中两相换热约占总换热量的45％～65％，其余热量主要由强迫对流带走。如何提高喷雾冷却20160211收到初稿，20160928收到修改稿的换热能力和换热效率是当前研究的热点。改变换热表面的几何结构是提高喷雾冷却热流密度的一个经济而有效的方法，微结构表面